基于双边信息的分布式视频压缩感知模型研究

针对传统视频编码技术计算量大和复杂度高的缺点,提出一种基于双边信息的分布式视频压缩感知算法。该算法将压缩感知技术与分布式视频编码技术相结合,把视频序列分为Key帧和CS帧,Key帧运用传统的帧内编码和解码,CS帧编码端运用压缩感知编码,解码端运用视频块内与视频块间的双边信息和梯度投影算法进行优化重构。通过双边信息的运动估计和压缩编码器的设计,实现基于双边信息的分布式视频压缩感知模型的构建。仿真结果表明该模型既可以实现高效编码,又可以实现复杂度由编码端向解码端转移,在较低的采样率下,提高视频的压缩能力和传输速度。     

基于时空相关性的分布式压缩感知多假设预测重构算法

综合考虑到视频序列本身的不同特性以及时空相关性, 将传统视频编码中的多假设预测运动估计思想引入到分布式压缩感知视频编码系统中, 提出一种新的基于时空相关性的分布式压缩感知多假设预测重构算法。在编码端增加CS帧的块模式判别, 在解码端CS帧根据模式判别进行相应的基于块的多假设预测估计和残差稀疏重构。仿真实验表明, 与传统的分布式压缩感知多假设预测重构算法相比, 所提出的算法能够较好地改善视频序列的重建质量。     

分布式视频编码方法研究

分布式视频编码(Distributed Video Coding,DVC)是一种新颖的视频压缩方法,具有极低的编码复杂度和良好的抗噪声鲁棒性。为了使人们对该编码方法有所了解,该文首先详细介绍了分布式视频编码的理论基础和特点,然后讨论了分布式视频编码的两大关键技术,包括编码端高效压缩和解码端边信息(side information)插值;最后总结分析了分布式视频编码在低复杂度编码和视频信号鲁棒传输等两大应用领域的研究现状,并对其研究前景进行了探讨。     

基于双边信息的残差分布式压缩视频感知

压缩感知(CS)是在低于奈奎斯特率条件下获取和重构稀疏信号的新兴技术,在图像和视频获取和处理中有巨大的发展潜力.为了有效提高被测信号的稀疏性和重构效率,本文提出一种基于双边信息的残差分布式压缩视频感知(RDCVS-DSI)编解码模型.该模型利用了图像自身的频域特性和邻近帧之间的相关性,以低质量的视频帧作为编解码的第一边信息,解码端利用关键帧运动估计和运动补偿技术生成非关键帧的第二边信息.通过性能分析和仿真测试表明,该RDCVS-DSI模型能够在较低复杂度条件下,高保真地重建视频序列.与以前的压缩视频感知工作对比,重构帧的平均峰值性噪比达到1-5dB的增益,重构速度接近于复杂度最低的DCVS.     

基于DCS的WMSN多视角视频编解码

为了有效解决无线多媒体传感器网络中多视角视频监控传输数据量大以及网络能量、资源受限的问题,提出了一种基于分布式压缩感知的高压缩率多视角视频编解码方法.对多视角视频序列进行分组处理,并将图像组分为关键帧和非关键帧;对关键帧采用基于压缩感知(compressed sensing,CS)的编解码方法进行处理;而在非关键帧的编码端采用联合稀疏表示方法对残差图像稀疏表示,解码端利用帧间时间相关性和多视角空间相关性预测生成当前视频帧,并借助差异补偿方法进一步提高预测准确性,同时提高了重构效果.实验结果表明,该方法取得较高的压缩率,重构出的图像质量比参考方法更高,且PSNR值得到了较大的提高.     

基于比特平面预测的分布式视频WZ帧重构方法

分布式视频编码(DVC)是建立在Wyner-Ziv(WZ)有损源编码理论基础上的全新视频编码框架,具有编码复杂度低、抗误码性能好的特点.普通的DVC在解码端用插值的方法构造边信息时会丢失部分信息,提出了从用于插值边信息的前后帧中提取特征并预测重构帧的下一个比特值,并利用预测的比特值修改重构概率密度函数.实验结果表明,该方法能在传输较少比特平面时提高重构帧的PSNR和主观质量.     

一种残差-预测重构的视频分布式压缩感知实现方法研究

为了降低计算成本并节约系统功耗,信号处理最新出现的理论-分布式压缩感知(Distributed Compressed Sensing,DCS)成为视频技术的应用焦点。为此,一种基于多假设预测的视频DCS(VDCS)方案被提出。在VDCS的解码端,当前帧的预测来自于以前重构的参考帧(CS帧),而残差作为重构条件用于改善视频的重构质量。实验结果表明,提出的残差-预测VDCS方法重构视频信号的峰值信噪比(PSNR)优于MH-BCS-SPL和传统的JSM-DCS处理方法。     

基于分布式压缩感知的MIMO-OFDM系统信道估计研究

针对MIMO系统信道的联合稀疏特性,提出一种基于分布式压缩感知(DCS)的MIMO-OFDM系统信道估计方法。分布式压缩感知(DCS)被视为分布式信源编码和压缩感知(CS)的结合,论文详细论证了分布式压缩感知理论在MIMO-OFDM系统中运用的可行性。将该算法与基于压缩感知理论的Co SAMP算法做比较,仿真结果表明,基于DCS算法的信道估计不仅性能更优,而且可以实现更低的时间复杂度。     

基于多观测矢量和LDPCA的分布式视频编码

分布式视频编码与压缩感知技术都有助于将计算复杂度从编码端向解码端迁移,已有研究显示两者的结合可能提高分布式视频编码系统的性能.基于传统分布式视频编码框架,借助多观测矢量稀疏重建技术,设计了一种混合压缩感知和LDPCA的分布式视频编码系统.首先根据稀疏度对频带数据进行划分,再分模式进行编码表示,其中非零系数较多的低频频带使用LDPCA技术进行压缩;而对稀疏度较高的高频频带,使用多观测矢量的压缩感知技术以求进一步利用频带间的相关性.仿真结果表明,系统的性能优于LDPCA的变换域分布式视频编码系统.     

基于结构化观测矩阵的低复杂度视频编码

低复杂度视频编码越来越受到人们的关注。压缩感知理论具有同时采样和压缩信号的特点,可用于低复杂度视频编码设计。针对基于随机观测矩阵的传统压缩感知（Compressive sensing, CS)理论很难实际应用这一问题,提出采用结构化观测矩阵的CS算法对视频编解码。探讨了结构化观测矩阵的特点和构造方法,分析了不同类型结构化观测矩阵实现信号精确重构的理论,设计了基于结构化观测矩阵的CS视频编解码算法。实验证明了所提算法的有效性,同时由于结构化观测矩阵高效、易于硬件实现,因此该算法在低复杂度视频场合具有良好的应用前景。     

面向上行流媒体的压缩感知视频流技术前沿

上行流媒体在军民融合领域展现出日益重要的新兴战略价值,压缩感知视频流技术体系在上行流媒体应用中具有前端功耗低、容错性好、适用信号广等独特优势,已成为当前可视通信研究的前沿与热点之一。本文从阐述上行流媒体的应用特征出发,从性能指标、并行分块计算成像、低复杂度视频编码、视频重构和语义质量评价等方面,分析了当前针对压缩感知视频流的基础理论与关键技术,对国内外相关的研究进展进行了探究与比较。面向上行流媒体的压缩感知视频流面临着观测效率难控、码流适配困难和重建质量较低等技术挑战。对压缩感知视频流的技术发展趋势进行展望,未来将通过前端与智能云端的分工协作,突破高效率的视频观测与语义质量导引视频重构等关键技术,进一步开拓压缩感知视频流在上行流媒体应用中的定量优势与演进途径。     

动态压缩感知综述

动态压缩感(Dynamic compressed sensing, DCS)知由视频信号处理问题引出, 是压缩感知(Compressed sensing, CS)理论研究领域中新兴起的一个研究分支, 旨在处理信号支撑集随时间发生变化的时变稀疏信号, 较为成功的应用范例是动态核磁共振成像. 本文首先介绍动态系统模型, 给出时变稀疏信号支撑集缓慢变化的定义、 时变稀疏信号的稀疏表示和感知测量的方法; 其次, 建立一个统一的时变稀疏信号重构模型, 基于该模型对现有算法进行分类, 简要综述时变稀疏信号的重构算法, 并且对比分析算法的性能; 最后, 讨论动态压缩感知的应用, 并对其研究前景进行展望.     

Distributed video coding with adaptive two-step side information generation for smart and interactive media

Conventional video coding standards, such as MPEGx and H.26x, use a hybrid architecture of block-based motion compensation and discrete cosine transform (DCT) within the structure of a complex encoder and a simple decoder. Contrary to conventional video codecs, Wyner-Ziv (WZ) video coding, which is a practical application of distributed video coding (DVC) based on the Slepian-Wolf and WZ theorems, exploits the source correlation at the decoder, thereby allowing for the development of simpler encoders. However, the current WZ video coding algorithms cannot match the coding performance of conventional video coding. In order to improve the coding performance of transform-domain WZ video coding, an adaptive two-step side-information generation method is thus proposed for evaluation and analysis in this study. The proposed method uses decoded WZ frames in the down-sampled spatial resolution along with already decoded coefficients to successively improve rate-distortion (RD) performance as the decoding progresses. The experimental results show that the proposed method, compared to previous WZ video coding method, shows improved coding performance, particularly under critical conditions, such as cases with high motion content.     

分布式视频编码虚拟依赖信道模型研究

视频信息固有的非平稳特性,如冲突区域等,使时域预测技术变得非常复杂.在分布式视频编码(DVC)中,由于解码端不能获取当前编码帧的信息,精确地对时域相关噪声进行建模变得更为困难.文中以虚拟依赖信道模型为切入点对如何降低时域相关噪声进行了研究.首先对DVC虚拟依赖信道进行了建模,并对影响边信息的主要因素进行了分析,分析结果表明在变换域中不同的频率子带对时域相关噪声的敏感度不同.在此基础上提出了一种新的基于小波变换域的虚拟依赖信道模型VCMDWT,基于分类编码的思想对较为平稳的LL子带进行Wyner-Ziv编码,对非平稳的高频子带进行SPIHT帧内编码.实验结果表明,与基于像素域的方法相比,所提出的VCMDWT模型能够得到更稳定的虚拟信道,提高DVC系统的率失真性能达到2.6dBs以上.     

基于CS理论的嵌入式监控系统视频编码

将压缩感知理论应用于视频编解码中,给出了视频图像帧内和帧间编码的CS采样图像编码与重构新方法.通过仿真实验表明在图像编解码系统中,与传统视频编码方法相比,结合CS理论的方法能得到更高质量的重构图像,PSNR有较大提高.     

BLAST-DVC: BitpLAne SelecTive distributed video coding

This paper presents a BitpLAne SelecTive (BLAST) distributed video coding (DVC) system. In the proposed system, the significance of each bitplane is measured at the decoder based on an estimated distortion-rate ratio that makes use of a correlation model for the original source information and the side information. Only the syndrome bits of the bitplanes that have estimated distortion-rate ratios higher than a target distortion-rate ratio, are transmitted and are used to decode the associated bitplanes. The remaining bitplanes are estimated using a minimum-distance symbol reconstruction scheme which makes use of the side information and the LDPCA-decoded bitplanes. Coding results and comparisons with existing DVC schemes and with H.264 intra- and inter-frame coding are presented to illustrate the performance of the proposed system.     

像素级运动矢量场边信息生成算法

在分布式视频编码（DVC）中,解码端生成的边信息的质量对整个系统的率失真(RD)性能有着重要影响。为了提高边信息的质量,进而提升DVC系统的RD性能,提出一种基于像素级运动矢量场的边信息生成算法(SGPMVF)。首先,通过运动估计分别获得前后两关键帧的像素级运动矢量场;然后,为Wyner-Ziv帧的每个像素选择合适的运动矢量;最后,通过帧间内插得到高质量的边信息。算法中提出基于SAD（绝对误差和）差值的搜索范围确定方法与像素级运动矢量选择方法。实验结果表明,对于快速运动的序列,该算法在不增加编码复杂度和码率的情况下使边信息的PSNR最大提高1.45 dB,并使DVC系统的RD性能提高0.3～0.7 dB。